مقاله مقدمه ای بر مبانی دیجیتال

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله مقدمه ای بر مبانی دیجیتال دارای ۲۰۹ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله مقدمه ای بر مبانی دیجیتال  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله مقدمه ای بر مبانی دیجیتال،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله مقدمه ای بر مبانی دیجیتال :

مقدمه ای بر مبانی دیجیتال
در سالهای اخیر استفاده از کنترل کننده های دیجیتال در سیستم های کنترل افزایش یافته است . در واقع بسیاری ازسیستم های کنترل صنعتی ، کنترل کننده های مبتنی بر پردازشگر را به عنوان یک جزء اساسی عملیات خود محسوب می نمایند . اخیراً کاربرد کنترل دیجیتال ، انجام اموری از قبیل بهینه سازی مصرف سوخت در اتومبیلها ، عملیات پیچیده در لوازم خانگی و ماشین آلات مانند دستگاههای CNC ، دستگاههای ریسندگی و بافندگی وغیره را امکان پذیر ساخته است . ازجمله مزایــــای سیستم های کنترل دیجیتال ، قابلیت تصمیم گیری و انعطاف پذیری در برنامه کنتـرل این چنین سیستم هایی می باشد . از جمله دلایل گرایش بسمت کنترل دیجیتال ، به جای کنترل آنــالوگ سیستم های دینامیکی می توان به دسترس پذیر بودن کنترل کننده های دیجیتال ارزان قیمت و مزایای کار با سیگنالهای دیجیتال به جای سیگنالهای آنالوگ اشاره نمود . اجزاء گسسته اطلاعات در یک سیستم دیجیتال را کمیت های فیزیکی به نام سیگنال می سازند . سیگنال ها در تمام سیستم های دیجیتال الکترونیکی ، تنها دو مقدار مجزاء داشته و دودویی نامیده می شوند . لذا قدم اول در شناخت یک سیستم دیجیتال ، آشنایی با مفاهیم سیستم های دودویی می باشد .

اعداد دودویی
اعداد را می توان در مبناهای عددی مختلف نمایش داد . آشناترین مبنای عددی ، مبنای ده می باشد . در مبنای ده ، کلیه اعداد با ترکیبی از عددهای ۰ تا ۹ حاصل می گردند . هر رقم یک عدد ، دارای ارزشی خاص می باشد که ما آنرا با عبارات یکان ، دهگان ، صدگان و… می شناسیم . به عنوان مثال در عدد ۵۴۳ ، عدد ۳ در رتبه یکان (۱۰) ، عدد ۴ در رتبه دهگان (۱۰¹ ) و عدد ۵ در رتبه صدگان (۱۰² ) قرار دارد . از دیگر مبناهای عددی رایج می توان به مبنای دو اشاره نمود . همانند اعداد مبنای ده ، هر رقم یک عدد در مبنای ۲ نیز دارای ارزش خاص خود می باشد . در این مبنا تنها اعداد صفر و یک موجود می یاشند . عدد ۱۰۰۱۰۱۰۱ را می توان یک عدد ۸ رقمی در مبنای ۲ نامید . هر رقم در مبنای ۲ ، یک بیت و هر ۸ بیت یک بایت نامیده می شوند .

جهت بدست آوردن معادل مبنای دو یک عدد دهدهی ، این عدد را بطور متناوب بر ۲ تقسیم می نماییم تا جایی که خارج قسمت نهایی بر ۲ قابل تقسیم نباشد . ( یعنی یکی از اعداد صفر یا یک باشد .) این عدد با ارزش ترین بیت، معادل دودویی عدد را تشکیل می دهد . باقیمانده های بدست آمده از انتها تا ابتدا نیز بترتیب سایر بیت های پر ارزش معادل دودویی عدد را بدست می دهند .
مثال : معادل دودویی عدد ۱۴ عبارتست از:

( ۱۴)۱۰ = (۱۱۱۰ ) ۲

جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۲

جهت تبدیل یک عدد از مبنای ۲ به مبنای ۱۰ می توان هر رقم را در ارزش مکانی خود ضرب نموده و سپس حاصلضرب های بدست آمده را با هم جمع نمود .

مثال : معادل مبنای ده عدد ۱۰۰۱۰۰۱۱ عبارتست از:
( ۱۰۰۱۰۰۱۱ )۲ = ۱×۲ + ۱×۲¹ + ۰×۲² + ۰×۲³ + ۱×۲ + ۰×۲ + ۰×۲ + ۱×۲
= ۱ + ۲ + ۰ + ۰ + ۱۶ + ۰ + ۰ + ۱۲۸ = ( ۱۴۷ )۱۰

از دیگر مبناهای عددی پر کاربرد مبنای ۱۶ می باشد . یک عدد در مبنای ۱۶ معادل یک عدد دودویی چهار رقمی است . جدول ارائه شده در شکل ۱-۱ اعداد مبنای شانزده و معادل دهدهی و دودویی آنها را نمایش می دهد .

مبنای ۱۶ مبنای ۲ مبنای ۱۰
۰
۱
۲
۳
۴
۵
۶
۷
۸
۹
A
B
C
D
E
F 0000
۰۰۰۱
۰۰۱۰
۰۰۱۱
۰۱۰۰
۰۱۰۱
۰۱۱۰
۰۱۱۱
۱۰۰۰
۱۰۰۱
۱۰۱۰
۱۰۱۱
۱۱۰۰
۱۱۰۱
۱۱۱۰
۱۱۱۱ ۰
۱
۲
۳
۴
۵
۶
۷
۸
۹
۱۰
۱۱
۱۲
۱۳
۱۴
۱۵
شکل۱-۱: نمایش اعداد در مبناهای مختلف
جهت تبدیل یک عدد از مبنای ۱۶ به مبنای ۲ به جای هر عدد آن معادل دودویی چهاررقمی معادل را جایگزین می نماییم .
مثال : معادل عدد (۵E2)16 در مبنای دو عبارتست از :
(۵E2)16 =( 0101 1110 0010) 2

جهت تبدیل یک عدد مبنای ۲ به مبنای ۱۶ نیز کافی است از سمت راست اعداد را چهاررقم ، چهاررقم جدا نموده و سپس معادل مبنای ۱۶ آنها را جایگزین نماییم .
مثال : عدد مبنای دو ۱۰۱۱۰۱ در مبنای ۱۶ عبارتست از:
( ۰۰۱۰ ۱۱۰۱ ) ۲ = ( ۲ D )16

جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۳

در این منطق ، متغیرها دارای دو ارزش مجزا هستندکه ما آنها را با ارزش یک و صفر و یا سطوح منطقی بالا و پایین معرفی می نمائیم . مدارهای طرح شده بر این اساس را که در آن تمام متغیرهای بکار برده شده تنها دارای دو مقدار می باشند را مدارات منطقی یا دیجیتال می نامند .
در منطق دیجیتال سه نوع عملیات اصلی وجود دارد . AND ، OR و NOT
۱- عملگر AND : این عملگر همانند کلیدهای سری در مدارات الکتریکی تعریف می گردد . به عبارت دیگر در یک عملگر AND تنها زمانی خروجی خواهیم داشت که تمام متغیرهای موجود دارای ارزش یک باشند . درشکل ۱-۲ مدار سوئیچینگ نمایش دهنده عملگر AND ، سمبل مداری این گیت و جدول عملکرد آن ارائه شده است .

شکل ۱-۲ : عملگر AND شکل الف : مدار سوئیچینگ شکل ب : سمبل مداری شکل ج : جدول عملکرد

۲- عملگر OR : این عملگر همانند کلیدهای موازی در مدارات الکتریکی تعریف می گردد . در این عملگر هرگاه حداقل یکی از ورودی ها یک باشد خروجی دارای ارزش یک خواهد بود . درشـکل ۱-۳ مدار سوئیچینگ نمایش دهنده عملگر OR ، سمبل مداری این گیت و جدول عملکرد آن ارائه شده است .

شکل ۱-۳ : عملگر OR شکل الف : مدار سوئیچینگ شکل ب : سمبل مداری شکل ج : جدول عملکرد

۳- عملگر NOT : NOT یک عملگر تک ورودی است که خروجی آن مکمل ورودی می باشد . بعبارت دیگر هرگاه ورودی یک باشد خروجی صفر خواهد بود و بالعکس . شکل ۱-۴ سمبل مداری و جدول عملکرد این گیت را نمایش می دهد .

شکل ۱-۴ : عملگر NOT شکل الف : سمبل مداری شکل ب: جدول عملکرد

جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۴

سایر عملگرهای منطقی پایه که با استفاده از سه عملگر اصلی ساخته می شوند عبارتند از:
۱- عملگر NAND : این عملگر از ترکیب عملگرهای AND و NOT ساخته شده و عملکرد آن برخلاف AND می باشد ، یعنی دراین عملگر خروجی تنها زمانی مقدار صفر دارد که هر دو ورودی یک باشند . شکل ۱-۵ مشخصات این گیت را نمایش می دهد .

شکل ۱-۵ : عملگر NAND شکل الف : سمبل مداری شکل ب: جدول عملکرد
۲- عملگر NOR : این عملگر از ترکیب عملگرهای OR و NOT ساخته شده و عملکرد آن برخلاف OR می باشد ،یعنی دراین عملگر خروجی تنها زمانی مقدار یک دارد که هر دو ورودی صفرباشند . شکل ۱-۶ مشخصات این گیت را نمایش می دهد .

شکل ۱-۶ : عملگر NOR شکل الف : سمبل مداری شکل ب: جدول عملکرد
۳- عملگر XOR : دراین عملگر خروجی زمانی یک خواهد بود که تعداد ورودیهای یک ، فرد باشند. شکل ۱-۷ مشخصات این گیت را نمایش می دهد .

شکل ۱-۷ : عملگر XOR شکل الف : سمبل مداری شکل ب: جدول عملکرد
۴- عملگر XNOR : دراین عملگر که از ترکیب XOR و NOT ساخته می شود خروجی زمانی یک خواهد بود که تعداد ورودیهای یک ، زوج باشند. شکل ۱-۷ مشخصات این گیت را نمایش می دهد .

شکل ۱-۷ : عملگر XNOR شکل الف : سمبل مداری شکل ب: جدول عملکرد
جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۵

عملگرهای فوق الذکر را با استفاده از توابع منطقی نیز می توان بیان نمود . جدول ارائه شده در شـکل ۱-۸ این توابع را نمایش می دهد .

تابع منطقی متناظر عملگر منطقی
Q = A . B
Q = A + B
Q = ( A . B )’
Q = ( A + B )’
Q = A’B + AB’
Q = AB + A’B’
AND
OR
NAND
NOR
XOR
XNOR

شکل۱-۸ : عملگرهای منطقی و توابع منطقی متناظر با آنها

مدارهای منطقی
مداراتی که درآن تمام متغیرها دارای دو مقدار بوده و بوسیله عملگرهای منطقی به هم مرتبط می گردند را مدار منطقی می نامیم . مدارهای منطقی به دو دسته کلی تقسیم می گردند . مدارهای ترکیبی و مدارهای ترتیبی . درمدارات ترکیبی خروجی لحظه فعلی ، به ورودی در همان لحظه بستگی دارد . به عبارت دیگر هر ورودی اعمال شده به سیستم ، خروجی متناظر خود را تولید می نماید . ولیکن در مدارات ترتیبی حالت فعلی خروجی علاوه بر وضعیت فعلی ورودی ها به وضعیت قبلی خروجی نیز بستگی دارد . یعنی خروجی مدار که در لحظه های قبل بدست آمده و در یک واحد حافظه ذخیره گردیده است ، بر وضعیت فعلی خروجی اثر می گذارد .
شکل ۱-۹ : بلوک دیاگرام یک مدار ترتیبی را بیان می نماید که از یک مدار ترکیبی ساخته شده است .

شکل ۱-۹ : بلوک دیاگرام یک مدار ترتیبی

کوچکترین عنصر حافظه در یک مدار ترتیبی را فلیپ فلاپ می نامند . یک فلیپ فلاپ قادر است مادامی که ورودی هایش تغییر نکرده و جریان تغذیه آن نیز قطع نشده باشد یک مقدار را بمدت نامحدود حفظ نماید . انواع مختلفی از فلیپ فلاپ وجود دارد که عبارتند از فلیپ فلاپ نوعD ، فلیپ فلاپ نوع JK ، فلیپ فلاپ نوع RS و … .
فلیپ فلاپ RS که مدار پایه سایر فلیپ فلاپها نیز می باشد ، دارای دو ورودی S (Set) و R ( Reset ) می باشد . در وضعیت SR = 10 خروجی فلیپ فلاپها یک می گردد و در وضعیت SR = 01 خروجی صفر می گردد .

جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۶

در انتهای این مبحث چند واژه را که در این کتاب ازآنها استفاده می گردد ، تعریف می نماییم.
۱- پالس : ایجاد یک تغییر درسطوح ولتاژ را پالس می نامیم. پالسها به دو گروه تقسیم بندی می گردند . پالس دائم یا موقت .
پالس دائم عبارتست ازیک شکل موج مربعی که دارای دو سطح صفر و یک منطقی بوده و با فرکانس خاصی نوسان می کند .
پالس موقت عبارتست از یک شکل موج که بمدت معینی در یکی از سطوح قرار گرفته و سپس به حالت دائمی باز می گردد .
۲- تریگر نمودن( Trigger ) : واژه تریگر به معنای تحریک بوده و به این معنی است که یک واحد را با اعمال یک پالس وادار به واکنش مشخصی نماییم .
۳- لبه بالا رونده و لبه پایین رو نده : هر تغییر وضعیت پالس از سطح بالا به سطح پایین را یک لبه پایین رونده نامیده و هر تغییر وضعیت پالس از سطح پایین به سطح بالا را لبه بالا رونده می نامیم .

مقدمه ای بر سیستم های کنترل :

بنا بر تعریف یک سیستم کنترل ، سیستمی است که با دریافت اطلاعات ورودی ، نسبت به ایجاد خروجی هایی مطابق با خواسته های کاربر اقدام نماید . به عنوان مثال می توان به سیستم کنترل درجه حرارت یک کوره الکتریکی اشاره نمود . درجه حرارت داخل کوره توسط دماسنج که وسیله ای آنالوگ است ، سنجیده می شود . مبدل A/D سیگنال آنالوگ دما را به یک سیگنال دیجیتال دما تبدیـــل می کند . این سیگنال از طریق مدار واسط به کنترل کننده داده می شود . دمای دیجیتال با دمـای برنامه ریزی شده در ورودی مقایسه می شود و در صورت وجود اختلاف ( خطا ) سیگنالی از طریق کنترل کننده به کوره ، باز هم از طریق یک مدار واسط داده شده و رله دما را به حد مطلوب می رساند . شکل ۱-۱۰ این سیستم را بصورت بلوک دیاگرامی نمایش می دهد .

شکل۱-۱۰ : سیستم کنترل حرارت

با توجه به مثال فوق الذکر می توان گفت هر سیستم کنترل از سه بخش اصلی تشکیل می گردد .
۱- ورودی ها ۲- اجزاء سیستم کنترل ۳- خروجی ها

جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۷

سیستم های کنترل فیدبک دار

سیستمی که برای ایجاد ارتباط مطلوب بین خروجی و ورودی مرجع از مقایسه آنها و تفاضلشان استفاده می کند ، سیستم کنترل فیدبک دار نامیده می شود . سیستم کنترل درجه حرارت که در مثال قبل بیان شد نمونه ای از چنین سیستمی است . اینگونه سیستم های کنترل فیدبک دار را سیستم های کنترل حلقه بسته نیز می نامند . منظور از کنترل حلقه بسته استفاده از عمل فیدبک برای کاهش خطای سیستم است . شکل ۱-۱۱ چنین سیستمی را نمایش می دهد .

شکل ۱-۱۱ : سیستم کنترل فیدبک دار
مثال : شکل ۱-۱۲ نمودار یک سسیتم کنترل سطح مایع را نشان می دهد . دراین سیستم کنترل کننده با مقایسه سطح مایع و سطح مطلوب سیگنالی برای تنظیم شیر پنیوماتیکی ارسال می کند تا خطا اصلاح گردد .

شکل۱-۱۲ : سیستم کنترل سطح مایع شکل الف : نمودار بلوکی شکل ب : نمای شماتیک

سیستم های کنترل حلقه باز
سیستم هایی که در آنها خروجی بر عمل کنترل تاثیر ندارد سیستم های کنترل حلقه بــــاز نامیده می شوند . به عبارت دیگر خروجی سیستم کنترل حلقه باز نه اندازه گیری می شود ، نه برای مقایسه با ورودی فیدبک می شود . یک مثال ، نوعی ماشین لباسشویی است . خیس کردن ، شستن و آبکشی بر اساس یک زمانبندی از قبل معلوم ، انجام می شود و ماشین سیگنال خروجی را که تمیزی لباسهاست اندازه گیری نمی کند .
در سیستم های حلقه باز خروجی با ورودی مرجع مقایسه نمی شود ، پس به ازاء هر ورودی مرجع یک شرایط کاری ثابت وجود دارد . بنابراین دقت سیستم به تنظیم آن بستگی دارد . هر سیستم کنترلی که بر اساس زمانبندی کار می کند حلقه باز است . چراغهای راهنمایی که بر اساس زمانبندی کار می کنند نمونه دیگری از کنترل حلقه باز هستند .

جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۸

سیستم های کنترل دیجیتال
روش کنترل را که درآن برای انجام پردازش سیگنال با شیوه مطلوب ، کامپیوتر دیجیتالی در حلقه کنترل گنجانیده می شود ، کنترل دیجیتال مستقیم نامند . کنترل دیجیتال مستقیم یک فرآیند یا دستگاه در مقایسه با کنترل آنالوگ متناظر دارای مزایای زیر است .
۱- پردازش داده ها در کنترل کننده های دیجیتال سر راست بوده و محاسبات کنترلی پیچیـــده را می توان بسهولت انجام داد .
۲- در این روش برنامه های کنترل ( مشخصه های کنترل کننده ) را می توان بسادگی تغییر داد .
۳- کنترل کننده های دیجیتال نویز داخلی کمتری نسبت به کنترل کننده های آنالوگ دارا می باشند .
دیاگرام بلوکی یک سیستم کنترل دیجیتال در شکل ۱-۱۳ ارائه شده است . در این سیستم مدار نمونه بردار و نگهدار از سیگنال آنالوگ خطا نمونه برداری کرده و سپس توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال ، سیگنال آنالوگ به دیجیتال تبدیل می گردد .این سیگنال وارد کامپیوتر دیجیتال شده و پس از پردازش، اطلاعات دیجیتال خروجی به مدار مبدل دیجیتال به آنالوگ وارد می گردد . اطلاعات آنالوگ خروجی پس از تقویت به دستگاههای کنترل کننده وارد شده و تغییرات لازم را به خروجی ها اعمـال می نماید.

شکل ۱-۱۳ : بلوک دیاگرام سیستم کنترل دیجیتال
در انتهای این مبحث اصطلاحات بکار رفته در یک سیستم کنترل دیجیتال را تعریف می نماییم .

مدار نمونه بردار و نگهدار
نمونه بردار و نگهدار یک اصطلاح کلی است که در مورد یک تقویت کننده ، نمونه بردار و نگهدار بکار می رود . این عبارت مداری را توصیف می کند که سیگنال ورودی آنالوگی را دریافت کرده و آنرا بصورت یک مقدار ثابت برای مدت زمان مشخص نگه می دارد . معمولاً سیگنال بصورت الکتریکی است ، اما به شکلهای دیگر نیز مانند نوری و مکانیکی امکان پذیر است .
مبدل آنالوگ به دیجیتال
این مبدل که یک رمز گذار نیز خوانده می شود ، دستگاهی است که یک سیگنال آنالوگ را به سیگنال دیجیتال که معمولاً یک سیگنال رمز شده عددی است تبدیل می کند . چنین مبدلی به عنوان واسط میان قطعه آنالوگ و قطعه دیجیتال لازم است .

جزوه آموزشی PLC – فصل اول – مروری بر کنترل دیجیتال صفحه ۹

مبدل دیجیتال به آنالوگ
این مبدل که رمز گشا نیز خوانده می شود عملی عکس مبدل آنالوگ به دیجیتال را انجام می دهد .
دستگاه یا فرآیند
دستگاه ، شی فیزیکی است که باید کنترل شود . مثالهایی برای یک دستگاه عبارتند از : کوره، برخی دستگاههای خانگی ، دسته ای از اجزاء ماشین که برای انجام عمل خاصی با هم بکــــار می روند و …
مبدل یا سنسور
دستگاهی است که سیگنال ورودی را به سیگنال خروجی به شکل دیگری تبدیل می کند . مثلاً دستگاهی که سیگنال فشار را به خروجی ولتاژ تبدیل می کند نوعی سنسور است . سنسورها انواع مختلفی دارند که جهت تبدیل انواع مختلف سیگنالهای غیر الکتریکی به سیگنال الکتریکی متناظر بکار می روند .

جزوه آموزشی PLC – فصل دوم – کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر صفحه ۱۰

کنترل کننده منطقی برنامه پذیر :
پیشرفت های چشمگیر فن آوری نیمه هادی در زمینه ساخت ریزپردازنده و حافظه های با حجم بالا امکان ساخت کنترل کننده های منطقی الکترونیکی برنامه پذیر را فراهم آورد . در این کنترل کننده ها بر خلاف کنترل کننده های مبتنی بر قسمت های الکترومکانیکی ، برای تغییر منطق کنترل کافی است بدون تغییری در سیم کشی یا قطعات ، فقط برنامه کنترل را تغییر دهیم ، در این صورت می توانیم از یک کنترل کننده منطقی برنامه پذیر هر جا که خواسته باشیم استفاده نماییم . شکل ۱-۱ یک کنترل کننده منطقی برنامه پذیر را بگونه نمایشی تعریف می نماید .

شکل ۱- ۱ : شمای کلی یک کنترل کننده منطقی برنامه پذیر

مزایای استفاده از کنترل کننده های منطقی :
۱- استفاده از PLC حجم تابلوهای فرمان را کاهش می دهد .
۲- استفاده از PLC مخصوصاً در فرآیندهای پیچیده موجب صرفه جویی فراوان در هزینه می گردد .
۳- PLC استهلاک مکانیکی ندارد ، بنابراین علاوه بر طول عمر بیشتر نیازی به سرویس و تعمیرات دوره ای ندارد .
۴- مصرف انرژی PLC بسیار کمتر از مدارهای رله ای است .
۵- PLC نویزهای صوتی و الکتریکی ایجاد نمی کند .
۶- طراحی و اجرای مدارهای کنترل منطقی با PLC آسان و سریع است .
۷- ایجاد تغییرات ( Modifications ) و تنظیمات در PLC آسان و سریع است .
۸- عیب یابی مدارات کنترل و فرمان با PLC سریع و آسان است و معمولاً PLC خود دارای برنامه عیب یابی می باشد .

جزوه آموزشی PLC – فصل دوم – کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر صفحه ۱۱
ساختمان داخلی PLC
ساختمان داخلی یک PLC کم و بیش مانند ساختمان داخلی هر سیستم ریزپردازنده دیگر است . شکل ۱-۲ حالت کلی مربوط به ساختمان داخلی یک PLC را بیان می نماید .

شکل ۱-۲ : ساختمان داخلی PLC

روش و زبان برنامه نویسی PLC
هر PLC دارای زبان برنامه نویسی خاص خود بوده که رابط مابین کاربر و سخت افزار PLC می باشد . بوسیله برنامه کنترل است که یک PLC پروسه مورد نظر را کنترل می نماید . از آنجا که مهمترین گروه علمی _ شغلی مرتبط با PLC گروههای مرتبط با مهندسی برق می باشند لذا سازندگان PLC اقدام به طراحی زبانهای برنامه نویسی خاصی نمودند که به دانسته های قبلی این گروه کاری نزدیکتر باشد . مهمترین روشهای برنامه نویسی عبارتند از :

برنامه نویسی به روش نردبانی ( Ladder )
از آنجا که تمام نقشه های کنترل و فرمان منطقی قبل از ظهور PLC ها به صورت نردبانی و یا چیزی شبیه به آن تهیه و طراحی می شد ،لذا سازندگان PLC این روش برنامه نویسی را بعنوان یکی از روشهای ممکن برنامه نویسی انتخاب نمودند . شکل ۱-۳ یک نمونه برنامه نویسی به زبان LAD را نمایش می دهد .در این روش آن دسته از عناصر نردبان که تابع یا عمل خاص و پیچیده ای را انجام می دهند برای سهولت با یک جعبه نمایش داده می شوند .دستورات نوشته شده به روش نردبانی به ترتیب از چپ به راست و از بالا به پایین انجام می گردند .

شکل ۱-۳ : یک برنامه نوشته شده به زبان LAD در PLC های خانواده CS1G از شرکت OMRON
جزوه آموزشی PLC – فصل دوم – کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر صفحه ۱۲

برنامه نویسی به روش فلوچارتی CSF ( Control System Flowchart )
یا نمایش جعبه ای تابع FBD ( Function Block Diagram )
در این روش برنامه بصورت بلوکی نوشته شده که در آن هر بلوک بیانگر یک عملگر ( Operation ) می باشد .بدین ترتیب برنامه های نوشته شده به روش FBD عبارتند از یک سری جعبه که به یکدیگر متصل گردیده اند .
روشهای فوق الذکر معمولاً بطور مستقل کاربرد چندانی ندارد و اغلب برای عیب یابی و یا شناخت منطق کنترل سیستم ناشناخته بسیار مفید است . شکل ۱-۴ یک نمونه برنامه نوشته شده به روش CSF را نمایش می دهد .

شکل ۱-۴ : برنامه نمونه نوشته شده به روش CSF در PLC های خانواده S5 از شرکت Siemens
برنامه نویسی به روش لیست جملات STL ( Statement List )
در این روش هر عمل منطقی توسط یک جمله یا عبارت مناسب نوشته می شود . مثال ارائه شده در شکل ۱-۵ نمونه ای از برنامه نوشته شده به روش STL را نمایش می دهد . در این مثال حرف A بیانگر دستور AND می باشد . نکته قابل توجه در این روش برنامه نویسی آن است که هر PLC دارای کد دستورات منحصر بفردی می باشد که این دستورات به نوع CPU بکار رفته بستگی دارد .روش STL نیازهای گرافیکی بسیار کمتری نسبت به دو روش قبل دارد ، لذا نوع و تعداد دستورات قابل درک واجرا در این روش بسیار از روش های LAD و FBD می باشد . به همین دلیل برنامه هایی که به روش LAD یا FBD نوشته می شود معمولاً قابل تبدیل به STL می باشد در حالیکه عکس این قضیه همواره امکان پذیر نیست .

شکل ۱-۵ : نمونه برنامه نوشته شده به روش STL و برنامه معادل آن به روش CSF

جزوه آموزشی PLC – فصل دوم – کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر صفحه ۱۳

کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر امروزی
از اولین سالهای تولد PLC تاکنون بیش از سه دهه می گذرد . در این مدت شاهد تغییرات بسیار در ساختار PLC ها بوده ایم . از جمله این تغییرات می توان به افزایش سرعت عملکرد ، توانایی کار با سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال و همچنین برخوردار شدن از امکانات ارتباطی ( Communication ) سریع و … اشاره نمود .
برای برنامه نویسی PLC های قدیمی نیاز به یک Programmer مخصوص بود که این امر قیمت تمام شده یک سیستم کنترل منطقی با PLC را افزایش می داد . در حال حاضر امکان برنامه ریزی PLC ها با استفاده از کامپیوترهای شخصی فراهم گردیده است و این امر سهولت و صرفه جویی قابل ملاحظه ای را ایجاد نموده است .
نحوه کار PLC

در ابتدای راه اندازی ، مانند هر سیستم مبتنی بر پردازنده ، در PLC نیز برنامه سیستمی اجرا می گردد . پس از اجرای برنامه سیستمی و چک شدن سخت افزار، در صورتی که شرایط لازم برای ورود به حالت اجرا ( RUN ) فراهم باشد ، برنامه کاربر فرا خوانده می شود .برای اجرای برنامه کاربر ابتدا تمام ورودی های PLC بطور یکجا فرا خوانده می شود و وضعیت آنها ( صفر یا یک ) در مکانی بنام تصویر ورودی ( Input – Image – Area ) نوشته می شود . PLC در خلال اولین Scan برنامه ، از داده های تصویر ورودی استفاده می نماید . توجه نمایید در صورتی که در طول اولین Scan ، تغییراتی در ورودی ها حاصل شود ، این تغییرات تا Scan بعدی به مکان تصویر ورودی ها منتقل نمی گردد .PLC ضمن Scan برنامه کاربر نتایج حاصل را درمکانی بنام تصویر خروجی ( Output – Image – Area ) می نویسد و بعد از اجرای کامل برنامه و در پایان ، نتایج را بطور یکجا به خروجی ها ارسال می دارد .خواندن یکجای ورودی ها و ارسال یکجای خروجی ها ، صرفه جویی قابل توجه ای در زمان بدنبال دارد ،

زیرا خواندن یا نوشتن با آدرس دهی یک به یک زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد .از جمله مزایای دسترسی به مکانهای تصویر خروجی یا ورودی آن است که امکان Set یا Reset نمودن هر یک از بیت های ورودی یا خروجی را مستقل از وضعیت فیزیکی آنها فراهم می نماید و این کار مزیت بزرگی به هنگام عیب یابی یا آزمایش یک برنامه نوشته شده محسوب می شود . روش فوق در عین مزایایی که ذکر گردید ، مسئله ای بنام زمان پاسخ دهی برنامه ( Program Response Time ) را بوجود می آورد . زمان پاسخ دهی مدت زمانی است که طول می کشد تا PLC تمام برنامه کاربر را Scan نماید و در این مدت تغییرات بوجود آمده در ورودی ها وارد مکان تصویر ورودی نمی گردد و خروجی ها نیز به حالتی که در Scan قبلی بودند باقی می ماند این امر در فرآیندهایی با سرعت تغییرات زیاد ، مشکل ساز است مخصوصاً زمانی که برنامه کاربر طولانی بوده و مدت زمان زیادی صرف Scan برنامه می گردد .همچنین گاهی ملاحظات ایمنی لازم می دارد که تغییرات آنی بعضی از ورودی ها همواره مورد توجه قرار گیرد که در این صورت زمان پاسخ دهی ممکن است مانع از ثبت به موقع این تغییرات شود .برای حل این مشکل در زبانهای برنامه نویسی دستورات خاصی گنجانده شده است . با توجه به سرعت بالای PLC های امروزی و کندی فرآیندهایی که توسط آن کنترل می گردند ( سیستم های الکترو مکانیکی ) زمان پاسخ دهی در شرایط عادی ، معمولاً مشکلی ایجاد نمی نماید .شکل ۱-۶ طرز کار PLC را بیان می دارد .

شکل ۱-۶ : بیان اجراء برنامه کاربر توسط PLC
جزوه آموزشی PLC – فصل سوم – نگاهی به داخل PLC صفحه ۱۴

یک PLC درواقع کامپیوتری است که با آنچه احتمالاً درباره آن شنیده اید یا با آن کار کرده اید فرق دارد .بیشتر مردم با کامپیوترهای خانگی آشنایی دارند . نوع دیگری رایانه نیز وجود دارد که به عنوان رایانه کنترل فرآیند شناخته می شود . هر چند که این رایانه نیز داده ها را پردازش می کند ولی وظیفه اصلی آن کنترل فرآیندهای صنعتی و تولیدی است ( ماشین آلات تولید ، روباتها ،خطوط تولید و… ).
هر چند که این رایانه ها ممکن است صفحه کلید نیز داشته باشند ، ورودی های کنترل آنها سوئیچها وحسگرها هستند و خروجی های آنها علاوه بر نمایشگرها و چاپگر ، سیگنالهای کنترلی برای انواع موتورها ، سولنوئیدها و … می باشند .

PLC ها ، نوعی رایانه کنترل فرآیند هستند که کوچک ، بطور نسبی ارزان قیمت و در برابر تغییرات شرایط فیزیکی محیط کارمقاوم بوده و به سهولت قابل برنامه ریزی ، راه اندازی و تعمیر و نگهداری می باشند . آنها معمولاً در مجاورت ماشین آلات تولید یا فرآیندی که آنرا کنترل می کنند نصب شده و لذا معمولاً به عنوان توسعه تجهیزات کارخانه قلمداد می شوند .

واحدهای تشکیل دهنده PLC
در PLC های کوچک ، پردازنده ، حافظه نیمه هادی ، ماژول های I/O و منبع تغذیه در یک واحد جای داده شده اند . در PLC های بزرگتر ، پردازنده و حافظه در یک واحد ، منبع تغذیه در واحد دوم و واسطه های I/O در واحدهای بعدی قراردارند .
ابزار برنامه نویسی ، که معمولاً یک واحد پردازنده با صفحه نمایش و صفحه کلید می باشد ( بعنوان مثال یک کامپیوتر شخصی ، یک PG در خانواده زیمنس و یا کنسول در خانواده Omron ) به عنوان یک واحد مجزا از طریق یک سیم به واحد اصلی متصل می گردد .
شکل ۳-۱ قسمتهای اصلی یک سیستم پردازش در PLC را نمایش می دهد .

حافظه ثابت سیستم ، حاوی برنامه ای است که توسط کارخانه سازنده تعبیه شده است . این برنامه وظیفه ای مشابه سیستم عامل Dos دردستگاههای PC دارد که بر روی تراشه های خاصی بنام حافظه فقط خواندنی ( ROM ) قرار گرفته است . برنامه های ثابت در ROM ، درحین عملیات CPU نمی توانند تغییر یابند یا پاک شوند . برنامه موجود در این حافظه غیر فرار به هنگام قطع تغذیه CPU نیز حفظ می شود .

اطلاعات حافظه تغییر پذیر بر روی تراشه های نیمه هادی ذخیره می شود که امکان برنامه ریزی ، تغییر و پاک کردن آنها توسط برنامه ریز میسر است . این حافظه عمدتاً از نوع حافظه های با قابلیت دسترسی تصادفی ( RAM ) انتخاب می گردند .اطلاعات موجود درحافظه های RAM با قطع تغذیه ، پاک می گردند .
توجه : جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص حافظه های نیمه هادی به ضمیمه ۳ مراجعه نمایید .

جزوه آموزشی PLC – فصل سوم – نگاهی به داخل PLC صفحه ۱۵

شکل ۳-۱ : واحدهای اصلی تشکیل دهنده سیستم پردازش در PLC

اغلب CPU ها مجهز به یک باتری پشتیبان هستند . بنابراین اگر تغذیه ورودی قطع شود و متعاقباً منبع تغذیه نتواند ولتاژ سیستم را تامین کند ، باتری پشتیبان برنامه ذخیره شده در RAM را حفظ می کند . همانگونه که در شکل ۳-۱ ملاحظه می گردد ، قسمت پردازنده دارای ارتباطاتی با قسمت های مختلف داخل و خارج خود می باشد .
پردازنده

تمام پردازنده های رایانه ای ، به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند محاسبات منطقی و حسابی را انجام دهند . این عملیات بوسیله ریزپردازنده ( Microproccessor ) و از طریق بکارگیری دستورالعمل های متفاوت انجام می گیرد .ریزپردازنده ها بر حسب میزان قدرت طبقه بندی می گردند . دو عامل در تعیین میزان قدرت ریزپردازنده ها عبارتند از تعداد بیت ها و سرعت پالس ساعت (Clock ) .ریزپردازنده های فعلی امکان پردازش داده ها ، بصورت ۴ ، ۸،۱۶ یا ۳۲ بیتی را دارا می باشند .هرچه تعداد این بیتها بیشتر باشد ، قدرت پردازنده بیشتر است . میزان پالس ساعت ، سرعت اجرای هر دستورالعمل را نشان می دهد . محدوده سرعت پالس ساعت در حال حاضر از محدوده ۱MHz تا ۶۶MHz متغیر می باشد .جدول ارائه شده در شکل ۳-۲ تعدادی از میکروپروسسور های معروف را مقایسه نموده است .تعدادی از PLC ها از ریزپردازنده های عنوان شده در جدول فوق الذکر بهره می گیرند و تعدادی دیگر از آنها از CPU های انحصاری خود کارخانه سازنده استفاده می نمایند . با اختراع پردازنده های پنتیوم ، نسل جدید PLC ها نیز با بکارگیری این پردازنده های سرعت بالا پا به عرصه صنعت گذاشته اند . از جمله این PLC ها می توان به خانواده های C7 و M7 از شرکت زیمنس اشاره نمود .

جزوه آموزشی PLC – فصل سوم – نگاهی به داخل PLC صفحه ۱۶

۸۰۸۵ ۸-bit 1MHz
۸۰۸۶ ۱۶-bit 4.77MHz
۸۰۱۸۶ ۱۶-bit 8MHz
۸۰۲۸۶ ۱۶-bit 12.5MHz
۸۰۳۸۶ ۳۲-bit 33MHz
۸۰۴۸۶ ۳۲-bit 50MHz

شکل ۳-۲ : مقایسه تعدادی از ریز پردازنده های معروف
ماژول ها ی ورودی و خروجی ( Input / Output )
ماژول ورودی به صورت الکترونیکی چهار کار اصلی را انجام می دهد . اولاً این ماژول حضور یا عدم حضور سیگنال الکتریکی در تمام ورودیها را بررسی می کند . این سیگنالهای ورودی، وضعیت قطع یا وصل سوئیچها ، حسگرها و سایر عناصر در فرآیند تحت کنترل را نمایش می دهند . ثانیاً این ماژول سیگنال مربوط به وصل بودن را از نظر الکتریکی به سطحی DC که توسط مدارات الکترونیکی ماژول I/O قابل استفاده باشد ، تغییر می دهد . برای سیگنال ورودی قطع ، هیچ تبدیل سیگنالی صورت نمی گیرد و نشان دهنده حالت قطع است . ثالثاً این ماژول ، جداسازی الکترونیکی را با جداکردن خروجی ماژول ورودی از ورودی اش به صورت الکترونیکی انجام می دهد . در نهایت این ماژول سیگنالی را که توسط CPU سیستم PLC قابل تشخیص است ، ایجاد می کند .تمام این وظایف در طرح شکل ۳-۳ نشان داده شده است .

شکل ۳-۳ : طرح ماژول ورودی PLC

یک نمونه ماژول ورودی می تواند ۴ ، ۶ ، ۸،۱۲ ، ۱۶ یا۳۲ ترمینال علاوه بر ترمینالهای مشترک و ارت ، داشته باشد.
جزوه آموزشی PLC – فصل سوم – نگاهی به داخل PLC صفحه ۱۷

شکل ۳-۳ فقط مدار یک ترمینال رانمایش می دهد . تمام ترمینالهای یک ماژول ، دارای مدار یکسان هستند . بلوک اولیه سیگنالهای ورودی را از سوئیچها ، سنسورها و غیره دریافت می نمایند .سیگنالهای AC ، در واحد مبدل DC که به یکسوسازها ، المانهای مربوط به کاهش ولتاژ و تنظیم کننده ها مجهز است ، به سیگنالهای DC تبدیل می شوند . برای سیگنالهای DC به نوعی از مدارات مبدل DC به DC نیاز است . خروجی این مبدل مستقیماً به ورودی CPU متصل نمی شود ، چون این امر در صورت یک جهش ولتاژ یا نقص فنی در مدار ممکن است ، سبب آسیب دیدن CPU شود. به عنوان مثال اگر واحد مبدل دچار اتصال کوتاه شود ، ولتاژ ۱۲۰ ولت متناوب در ورودی مستقیماً به CPU می رسد و چون CPU با ولتاژ ۵ ولت مستقیم کار می کند ، احتمال سوختن آن زیاد خواهد بود . بلوک جداسازی ( Isolator ) ، CPU را از چنین صدمه ای حفظ می نماید . این جداسازی معمولاً توسط جداسازهای نوری ، همانطور که در شکل نمایش داده شده است ، انجام می گردد . قطع و وصل سیگنال ، از طریق فعال شدن یک اشعه نورانی ( تولید شده توسط یک LED ) و نهایتا فعال سازی توسط یک ترانزیستور نوری به خروجی این طبقه منتقل می گردد .

ماژول خروجی به گونه ای عکس ماژول ورودی عمل می نماید . یک سیگنال DC که از CPU ارسال می گردد ، در هر ماژول خروجی به سیگنال الکتریکی با سطح ولتاژ مناسب به صورت AC یا DC که توسط دستگاهها قابل استفاده باشد ، تبدیل می گردد .شکل ۳-۴ نمودار بلوکی یک ماژول خروجی را نمایش می دهد .

شکل ۳-۴ : طرح ماژول خروجی PLC

جزوه آموزشی PLC – فصل سوم – نگاهی به داخل PLC صفحه ۱۸

منابع تغذیه
منبع انرژی الکتریکی که معمولاً استفاده می شود منبع جریان متناوب ۲۲۰ ولت با فرکانس ۵۰ الی۶۰ هرتز می باشد .از آنجا که اغلب PLC ها ، با ولتاژهای ۵+ ، ۵- و ۲۴ ولت کار می نمایند ، لذا هر PLC باید مجهز به مدارهایی باشد که بتواند این تبدیل ولتاژها را انجام دهد . این تبدیل با استفاده از یک منبع تغذیه داخلی انجام می شود .شکل ۳-۵ ، ساختار کلی یک منبع تغذیه نمونه را بصورت نمودار بلوکی ، نمایش می دهد . در این شکل نمودارهای ولتاژ – زمان نقاط مختلف مدار دیده می شوند .

شکل ۳- ۵ : ساختار بلوکی یک منبع تغذیه PLC
چهار قسمت در نمودار به همراه یک مدار کلیدزنی برای باتری پشتیبان دیده می شود . اولین بلوک سمت چپ ، بلوک بهسازی AC ( Conditioner ) است . این بلوک دو کار اساسی بر روی شکل موج ورودی که معمولاً بصورت سینوسی می باشد انجام می دهد . اولاُ در برخی مواقع ممکن است این شکل موج در اثر عمل کلیدزنی یا مسائل فنی ژنراتور اعوجاج پیدا نماید و ثانیاُ تجهیزات کارخانه ، ممکن است شوکهای الکتریکی برگشتی خاصی را ایجاد کنند که شکل سینوسی را از حالت اصلی خارج نماید. دومین بلوک نشان داده شده در شکل ،بلوک Converter / Rectifier است . این بلوک شکل موج AC متناوب را به شکل موج DC یکسو شده و ضربان دار تبدیل می نماید .کاهش ولتاژ به میزان مورد نیاز نیز با استفاده از یک ترانسفورماتور درونی انجام می شود . سپس یکسوسازهای پل ، ولتاژهای DC ضربان داری را تولید می کنند . یک رایانه جهت عملکرد صحیح ، احتیاج به یک ولتاژ DC ثابت دارد . بنابراین وسیله ای برای صاف کردن ولتاژ DC ضربان دار مورد نیاز است . سومین قسمت معرفی شده در نمودار ، یک فیلتر است که عمل صاف کردن تغییرات را انجام می دهد . قسمت فیلتر دارای مداری شامل خازن ، مقاومت یا سلف است . البته عمل صاف کردن توسط مدارات الکترونیکی نیز میسر است .

جزوه آموزشی PLC – فصل سوم – نگاهی به داخل PLC صفحه ۱۹

چهارمین بلوک ، تنظیم کننده ( Regulator ) است که همواره در مدار تغذیه وجود دارد . یک تنظیم کننده ، بدون توجه به میزان مصرف CPU ، ولتاژ را در محدوده ولتاژ مورد نظر ثابت می نماید . سوئیچ باتری پشتیبان در قسمت بالای سمت راست نمودار مشاهده می شود . سوئیچ تعبیه شده می تواند منبع انرژی الکتریکی را، ازمنبع تغذیه به باتری تغییر دهد . این سوئیچ به صورتی طراحی شده است که به محض قطع شدن منبع تغذیه ، باتری ذخیره را در مدار قرار می دهد . پیوستگی ولتاژ تغذیه سبب جلوگیری از پاک شدن برنامه کاربر می گردد .

منابع تغذیه جدید مورد استفاده در سیستم های PLC از نوع منابع تغذیه سوئیچینگ بوده که نسبت به نمونه منابع دارای ترانسفورماتور دارای حجم و وزن کمتری می باشند .
توجه : جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص منابع تغذیه سوئیچینگ به ضمیمه ۴ مراجعه نمایید .

جزوه آموزشی PLC – فصل چهارم – آشنایی با انواع مختلف PLCصفحه ۲۰

کنترل صنعتی و پیشرفت PLC
مبداء پیدایش اتوماسیون صنعتی با ماشینها و فرآیندهای کنترل آن به دهه ۱۹۲۰ ، با ظهور کنترل کننده های بادی ( ( Pneumatic Controllers اولیه برمی گردد . این وسایل که از هوای فشرده استفاده می کردند ، ابزاری قابل انعطاف ، اقتصادی و بی خطر بودند . آنها هیچ خطر جرقه زنی در فشارهای زیاد ایجاد نمی کردند و می توانستند حتی در محیط های مرطوب بدون ایجاد خطر شوک الکتریکی کار کنند . اتصال یک وسیله به وسیله دیگر به آسانی و توسط لوله کشی ویا شیلنگ قابل انعطاف صورت می گرفت . عمل کنترل با دستکاری ساده شیرها که توسط رله ها و سوئیچها کنترل می شدند ، انجام می شد . این سیستم بادی ، انعطاف پذیری زیادی برای کنترل حرکت و سرعت بوجود آورد . به سبب تعداد کم قسمت های متحرک ، قابلیت اعتماد و هزینه پایین نگهداری در این سیستم ها بدیهی است . حتی امروزه کنترل کننده های بادی به طور گسترده در ارتباط با PLC ها و رایانه های صنعتی ، در انواع کاربردهای کنترل ماشین ابزار و فرآیند ها، مورد استفاده قرار می گیرند .

گرچه کنترل کننده های بادی مزایای خاص خود را داشتند ، و هنوز هم دارند ( مخصوصاً با ظهور کنترل کننده های بادی منطق دیجیتال به عنوان یک ابزار واقعی کنترل ) جایگزینی آنها با کنترل کننده های نیمه هادی گسسته در دهه ۶۰ شروع شد . این کنترل کننده های جدید که در ابتدا از مدارات ترانزیستوری تشکیل شده بودند و بعدها از مدارات مجتمع مجزا با مقیاس پایین و متوسط ساخته شدند ، کنترل کننده هایی کوچک ، با قابلیت اعتماد بالا و با توان مصرفی پایین هستند .

در اوایل دهه ۱۹۷۰ با ورود ریزپردازنده ها ، جهش بزرگی در زمینه اتوماسیون و کنترل صنعتی به وقوع پیوست . اکنون مدلسازی وشبیه سازی با برنامه نویسی یا نرم افزارهای مخصوص انجام می شود ، در حالی که قبلاً این کار توسط سیم کشی های پیچیده گیتهای گسسته ، دیکدرها و انکدرها ، شمارنده ها ، تایمرها و زمان سنج ها ، فلیپ فلاپ ها و مدارات دیجیتال مشابه انجام می گرفت .

با وجود اینکه کنترل کننده های ریزپردازنده ای که اغلب میکرو کنترلر نامیده می شوند، جای خود را در میان کنترل ماشین آلات و فرآیندهای صنعتی پیدا کرده است ، ولیکن با وجود PLC که اتوماسیون صنعتی را در قبضه خود در آورده است ، میکروکنترلرها در حد یک ابزار کنترل کننده باقی مانده اند . امروزه PLC با اختصاص ورودی/ خروجی ( آنالوگ و دیجیتال ) ، سخت افزار مقاوم ، پردازش پوینده ( Scanner ) و روش های مختلف برنامه نویسی ، یک روش بهینه در کنترل صنعتی بوجود آورده است .

جزوه آموزشی PLC – فصل چهارم – آشنایی با انواع مختلف PLCصفحه ۲۱

انواع سیستم های PLC
در صنعت PLC بیش از یکصد کارخانه با تنوع بیش از هزار مدل از انواع مختلف PLC فعالیت می نمایند .این نمونه های مختلف دارای سطوح مختلفی از کارآیی می باشند .PLC ها را می توان از نظر اندازه حافظه یا تعداد ورودی / خروجی دسته بندی نمود . جدول ارائه شده در شکل ۴-۱ نمونه ای از این تقسیم بندی را نمایش می دهد .

اندازه PLC تعداد خطوط I/O اندازه حافظه
کوچک ۴۰/۴۰ ۱K
متوسط ۱۲۸/۱۲۸ ۴K
بزرگ بیشتر از ۱۲۸ / بیشتر از ۱۲۸ بیش از۴K
شکل ۴-۱ : دسته بندی PLC ها

البته برای ارزیابی قابلیت یک PLC باید ویژگی های دیگری نظیر پردازنده ، زمان اجرای یک سیکل ، سادگی زبان برنامه نویسی ، قابلیت توسعه و غیره را در نظر گرفت .
در یک تقسیم بندی PLC ها در دو غالب PLC های با کاربرد محلی و PLC های با کاربرد وسیع تقسیم می گردند .

PLC ها با کاربرد محلی :
این نوع PLC ها برای کنترل سیستم هایی با حجم کوچک با تعداد ورودی و خروجی های محدود استفاده می گردند . به علت قابلیت محدود تر ، این نوع P LC ها برای کنترل همزمان تعداد کمتری از پروسه ها و یا کنترل دستگاههای مجزای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند . اغلب شرکت های سازنده ، این نوع PLC ها را به همراه سایر PLC ها به بازار ارائه نموده اند ولی برخی از شرکت های سازنده آنرا با نام میکرو PLC به بازار ارائه می نمایند . ازجمله این نوع PLC ها می توان به نمونه های زیر اشاره کرد :
۱-مینی PLC ساخت کارخانه زیمنس آلمان با نام LOGO
۲- مینی PLC ساخت کارخانه تله مکانیک فرانسه با نام Zelio
۳- PLC مولر آلمان
۴-PLC ، LG کره
۵- …
شکل های ۴-۲ الی ۴-۵ تعدادی از نمونه های مختلف این نوع PLC ها را نمایش می دهند .
PLC های بزرگ با کاربرد گسترده :
این نوع PLC ها برای کنترل سایت کارخانجات بزرگ ، از جمله کارخانجات سیمان ، پتروشیمی و… استفاده می گردند . معمولاَ در این نوع صنایع ، PLC ها یا پورت های ورودی ، خروجی درقسمت های مختلف سایت کارخانه وجود داشته و کنترلی محلی بر قسمت های تحت پوشش خود انجــام می دهند .

جزوه آموزشی PLC – فصل چهارم – آشنایی با انواع مختلف PLCصفحه ۲۲

سپس اطلاعات مورد نیاز با استفاده از روشهای مختلف انتقال DATA به اتاق کنترل مرکزی منتقل شده که در آن محل با استفاده از روش های مختلف مونیتورینگ صنعتی ، اطلاعات را به شکل گرافیکی تبدیل کرده و بر روی صفحه مونیتور نمایش می دهند . در این حال اپراتور تنها با دانستن روش کار با کامپیوتر و بدون نیاز به اطلاعات تخصصی می تواند سیستم را کنترل نماید .
از جمله این PLC ها می توان به نمونه های زیر اشاره کرد :
۱- خانواده PLC های S5 و S7 زیمنس آلمان
۲- خانواده PLC های OMRON ژاپن
۳- خانواده PLC تله مکانیک فرانسه
۴- خانواده PLC میتسوبیشی ژاپن
۵- خانواده PLC ، LG کره
۶- خانواده PLC آلن برادلی آمریکا
۷- ……
شکل های ۴-۶ الی ۴-۸ برخی از نمونه های مهم این PLC ها را نمایش می دهند .

شکل ۴-۲ : میکرو PLC ساخت شرکت زیمنس ( LOGO ) – ماژول اصلی بهمراه ماژول های اضافی

جزوه آموزشی PLC – فصل چهارم – آشنایی با انواع مختلف PLCصفحه ۲۳

شکل ۴-۳ : PLC نوع GM7 از شرکت LG بهمراه ماژول های اضافی

شکل ۴-۴ :نمونه های مختلف PLC های خانواده CPM1A از شرکت Omron

جزوه آموزشی PLC – فصل چهارم – آشنایی با انواع مختلف PLCصفحه ۲۴

شکل ۴-۵ :نمونه های مختلف میکرو PLC های شرکت Moller

شکل ۴-۶ :نمونه ای از PLC خانواده CS1 از شرکت Omron

جزوه آموزشی PLC – فصل چهارم – آشنایی با انواع مختلف PLCصفحه ۲۵

شکل ۴-۷ : PLC نوع GM4 از شرکت LG

شکل ۴-۸ : PLC خانواده S5 ( (CPU 115Uاز شرکت زیمنس

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۶

مینی PLC ، LOGO یک ماژول همه منظوره دیجیتال از تولیدات شرکت زیمنس آلمان می باشد . همانند هر سیستم دیجیتال مبتنی بر پردازنده این کنترل کننده نیز از واحدهای کوچکتری که در ارتباط تنگاتنگ با یکدیگر می باشند تشکیل شده است . مهمترین واحدهای تشکیل دهنده یک مینی PLC ، LOGO عبارتند از :
۱- واحد پردازش مرکزی ( CPU )
۲- حافظه برنامه
۳- منبع تغذیه
۴- واحد های ورودی و خروجی
۵- عملگر های منطقی پایه جهت انجام عملیات منطقی بر روی داده های ورودی
۶- زمان سنج ها ، شمارنده ها و ….
۷- بیت های حافظه
۸- واحد نمایش و صفحه کلید
۹- رابط سخت افزاری جهت برقراری ارتباط با کامپیوتر
۱۰- کارت های حافظه
واحد پردازش مرکزی
در سیستم های مبتنی بر پردازشگر ، CPU به مغز انسان تشبیه می گردد . چون در این واحد است که دستورات رمزگشایی شده ، تصمیم گیری های لازم جهت انجام دستورات گرفته شده و زمانبندی سیستم تولید می شود . این واحد مجموعه ای از مدارات منطقی است که بطور پیوسته عمل مکش دستورالعمل ها و اجرای آنها را تکرار می نماید . این واحد توانایی فهم و اجرای دستورالعمل هایی را دارد که بر اساس یک سری کدهای خاص نوشته شده اند و هر یک بیانگر یک عملکرد ساده می باشند .
واحد حافظه
در یک سیستم مبتنی بر پردازشگر، حافظه محل ذخیره سازی اطلاعات است . از این واحد است که CPU دستوراتی را که او را در انجام کار هدایت می کند بر می دارد . انواع مختلف حافظه وجود دارد که نوع حافظه بکار رفته در یک سیستم خاص به کاربرد آن سیستم بستگی دارد . درPLC ها معمولاً دو نوع حافظه RAM و EEPROM (و یا EPROM)وجود دارد .
واحدهای ورودی و خروجی
واحدهای ورودی و خروجی از ملموس ترین واحدهای یک سیستم مبتنی بر پردازشگر جهت کاربر است، زیرا کاربر از طریق این واحدهاست که می تواند با سیستم کنترل ارتباط برقرار کرده و دستورات لازم ورودی را به آن اعمال کرده و خروجی های مورد نیاز را جهت قسمت های مختلف سیستم تحت کنترل از آن دریافت می نماید .

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۷

با توجه به وجود انواع مختلف LOGO ، تعداد و نوع کارکرد ورودی و خروجی های آنها نیز متفــاوت می باشد . در برخی مدل ها خروجی از طریق رله در اختیار کاربر قرار گرفته و در انواع دیگر خروجی از طریق مدارات سوئیچینگ ترانزیستوری در اختیار است . همچنین در مدل های مختلف ورودی ها ، قابلیت کار با سطوح ولتاژ متفاوتی را دارا می باشند .لازم بذکر است که انواع مختلف LOGO در ادامه این فصل مورد بررسی قرار خواهند گرفت .
صفحه کلید و واحد نمایش
در برخی از نمونه های LOGO صفحه کلید و واحد نمایش نیز بر روی سخت افزار مورد نظر تعبیه گردیده است که با استفاده از این واحدها می توان بدون در اختیار داشتن کامپیوتر و نرم افزارهای مرتبط برنامه های موردنظر را بر روی LOGO نوشته و سیستم را کنترل نمود .
کابل Interface
جهت برقراری ارتباط مابین LOGO و کامپیوتر و بمنظور انتقال اطلاعات ، شرکت سازنده کابل های واسطی را بهمراه سخت افزار LOGO ارائه کرده است ، که به کابل Interface معروف می باشد .
کارت های حافظه
جهت ذخیره اطلاعات و یا انتقال اطلاعات از قسمتی به قسمت دیگر شرکت سازنده انواع مختلفی از کارت های حافظه را ارائه نموده است که با نصب آن بر روی LOGO و بکار بردن دستورات خاص این امر می توان انتقال اطلاعات بین LOGO و کارت های حافظه را انجام داد . این دستورات در فصول بعد معرفی خواهند گشت .
مدل های مختلف LOGO :
با توجه به توضیحات قبل و زمینه های کاربردی متفاوت LOGO ، شرکت سازنده انواع مختلفی از مینی PLC را روانه بازار نموده است . این مدل های مختلف با توجه به نوع سیگنال دریافتی ورودی ، تعداد بیت های ورودی و خروجی و … دسته بندی می گردند .
از نقطه نظر ولتاژ ورودی ، انواع مختلف LOGO قابلیت کار با ولتاژهای ۱۲ و ۲۴ ولت مستقیم و همچنین ۲۴ و ۲۳۰ ولت متناوب را دارا می باشند .تیپ های مختلف LOGO و ابعاد فیزیکی آنها عبارتند از :

۱- نمونه استاندارد با ۶ ورودی و ۴ خروجی با ابعاد ۵۰×۹۰×۷۲ میلی متر
۲- نمونه بدون صفحه نمایشگر با ۶ ورودی و ۴ خروجی با ابعاد ۵۰×۹۰×۷۲ میلی متر
۳- نمونه با ۸ ورودی و ۴ خروجی با ابعاد ۵۰×۹۰×۷۲ میلی متر
۴- نمونه بزرگتر با ۱۲ ورودی و۸ خروجی بعلاوه باس ارتباطی Asi با ابعاد ۵۰×۹۰×۱۲۶ میلی متر
شکل ۵-۱ قسمت های مختلف یک LOGO را نمایش می دهد .

شکل ۵-۱ : قسمت های مختلف LOGO

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۸

مدل های مختلف LOGO که در تیپ های چهارگانه فوق الذکر موجود می باشند ، با علامات اختصاری خاصی نامگذاری می گردند که هریک از این علائم بیانگر مفهوم خاصی است .
۱۲ : دارای قابلیت کار با ولتاژ ۱۲ ولت مستقیم
۲۴ : دارای قابلیت کار با ولتاژ ۲۴ ولت مستقیم
۲۳۰ : دارای قابلیت کار با ولتاژهای ۲۳۰/۱۱۵ ولت متناوب

R : خروجی ها از طریق رله در اختیار کاربر قرار می گیرد . ( در صورت عدم استفاده از این علامت ، خروجی LOGO از نوع تزانزیستوری است . )
C :دارای زمان سنج هفتگی ( نحوه عملکرد این زمان سنج در فصول بعد بررسی خواهد شد .)
O : این حرف علامت مدل های بدون صفحه نمایشگر می باشد .
L : در مدل هایی که در نامگذاری آنها حرف L وجود دارد تعداد ورودی و خروجی ها دو برابر حالت استاندارد می باشد .
B11 : دارای قابلیت اضافه نمودن LOGO بصورت پیرو (Slave ) به LOGO اصلی
جدول ارائه شده در شکل۵-۲ نمونه هایی ازLOGO های موجود را نمایش می دهد .

مشخصات خروجی ها ورودی ها منبع تغذیه نام نشانه
۴ Relays
۲۳۰V×۱۰A 8* Digital 12/24V
DC Logo!12/24RC
بدون ساعت
۴Transistor
۲۴V×۰۳A 8* Digital 24V
DC Logo! 24
۴ Relays
۲۳۰V×۱۰A 8 Digital 24V
AC Logo!24RC
۴ Relays
۲۳۰V×۱۰A 8 Digital 115/240
AC/DC Logo!230RC#
بدون نمایشگر و صفحه کلید ۴ Relays
۲۳۰V×۱۰A 8* Digital 12/24 V
DC Logo!12/24RCO
بدون نمایشگر و صفحه کلید ۴ Relays
۲۳۰V×۱۰A 8 Digital 24 V
AC Logo! 24RCO
بدون نمایشگر و صفحه کلید ۴ Relays
۲۳۰V×۱۰A 8 Digital 115/240
AC/DC Logo!230RCO
: در این نمونه ها می توان از دو ورودی آنالوگ (۰-۱۰V ) و دو ورودی سریع استفاده کرد .
: ورودی ها به دو گروه ۴ تایی تقسیم می گردند که ورودی های هر گروه را باید به فــــاز
یکسان متصل نمود ، ولی می توان در گروه های مختلف از فازهای متفاوتی استفاده کرد .
شکل ۵-۲ : نمونه های مختلف L OGO

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۹

توجه: نمونه هایی که خروجی آنها بصورت رله ای می باشند ، قابلیت ارائه خروجی با سطوح ولتاژ موردنظر کاربر را دارا می باشند . دراین حالت می توان با اتصال پایه مشترک رله ها به ولتاژ موردنظر از کنتاکت های باز و بسته آن با سطح ولتاژ مورد نظر در مدار استفاده کرد .
ماژول های ورودی / خروجی
از آنجا که ممکن است در طراحی یک مدار به تعداد ورودی – خروجی بیشتری احتیاج باشد ، بدین منظور شرکت سازنده ماژول های ورودی – خروجی جداگانه ای را تولید نموده است ،که با اتصال آنها به ماژول اصلی می توان از ورودی – خروجی بیشتری نیز در مدار استفاده نمود .
شکل۵-۳ ، جدولی از نمونه های مختلف این ماژول ها را نمایش می دهد .

خروجی ها ورودی ها منبع تغذیه نام نشانه
۴ Relays
۴ Digital 12/24V
DC Logo!DM 8
۱۲/۲۴ R
۴Transistor 4 Digital 24V
DC Logo! DM 8
۲۴
۴ Relays 4 Digital 115/240
AC/DC Logo!DM 8
۲۳۰R
ندارد
۲Analog
۰-۱۰V or
۰-۲۰mA 12/24 V
DC Logo!AM 2
شکل ۵-۳ : نمونه های مختلف ماژول های ورودی/خروجی

سیم کشی LOGO
پس از نصب LOGO بر روی ریل ، می بایست اتصالات سیمی لازم را برقرار نماییم . با استفاده از یک پیچ گوشتی با اندازه دهنه ۳mm می توان LOGO را سیم کشی نمود .

اتصال منبع تغذیه
مدل های Logo!…۲۳۰… ، جهت کار در ولتاژهای خط با مقادیر ۲۳۰/۱۱۵ ولت متناوب مناسب می باشند . همچنین نمونه های ۲۴ و ۱۲ می توانند در ولتاژهای ۲۴ ولت مستقیم و متناوب و یا ۱۲ ولت مستقیم از طریق منبع تغذیه کار نمایند .
برای اتصال LOGO به سیستم می بایست اتصالات لازم تغذیه را همانند شکل ۵-۴ انجام داد . بدین منظور می توان فاز یا ولتاژ مثبت را از طریق فیوز به ورودی مورد نظر متصل نمود . فیوز مورد نیاز که جهت محافظت LOGO در نمونه های مختلف ۱۲/۲۴ مورد نیاز می باشد ، عبارتند از:
مدل های۱۲/۲۴ Rc… : ۸/۰ آمپر
مدل های۲۴ : ۲ آمپر
مدل های ۲۴ L : 3 آمپر
در اتصال نمونه های با تغذیه AC ، توصیه می شود ازیک وریستور با ولتاژ عمل کننده حدود ۲۰ درصد بزرگتر از ولتاژ نامی ، مابین فاز و نول استفاده گردد .
جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۰

شکل ۵-۴ : (الف ) اتصال نمونه های ۲۳۰ به تغذیه (ب) اتصال نمونه های ۱۲/۲۴ به تغذیه

اتصال ورودی ها
ورودی های LOGO که شامل اطلاعات دریافتی از کلیدها ، شستی ها وانواع مختلف سنسورهــــا می باشند ، باید دارای مقادیر ولتاژ و جریان خاصی بوده تا بتوان آنها را در دو سطح دیجیتال بالا و پایین منظور نمود . لذا جهت شناخت این مقادیر تعریف شده جدول موجود در شکل ۵-۵ ارائه گردیده است .
در این جدول مقادیر حداکثر و حداقل ولتاژ و جریانی که باعث می گردند یک ورودی توسط PLC در سطح بالا یا پایین در نظر گرفته شود، جهت نمونه های مختلف LOGO ارائه شده است .

LOGO! 24
LOGO! DM8 24
I1…I6 I7,I8 LOGO!12/24 RC/Rco
LOGO! DM8 12/24 R
I1…I6 I7,I8
< 5V DC
< 0.05mA < 5V DC
<1.0 mA < 5V DC
< 0.05mA < 5V DC
<1.0 mA وضعیت مداری صفر
جریان ورودی
> 8V DC
>0.1 mA > 8V DC
>1.5 mA > 8V DC
>0.1 mA > 8V DC
>1.5 mA وضعیت مداری یک
جریان ورودی
LOGO! 230
RC/Rco (DC)
LOGO!DM8
۲۳۰R(DC) LOGO! 230
RC/Rco (AC)
LOGO!DM8
۲۳۰R(AC) LOGO! 24
RC/Rco (AC)
< 30V DC
<0.03 mA < 40V AC
<0.03 mA < 5V AC
<1.0 mA وضعیت مداری صفر
جریان ورودی
> 79V DC
>0.08 mA > 79V AC
>0.08 mA > 12V AC
>2.5 mA وضعیت مداری یک
جریان ورودی

شکل ۵-۵ : مقادیر حد بالا و پایین در ورودی ها

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۱

توجه : به هنگام ایجاد یک لبه بالا رونده در مدار ، حالت منطقی یک و بهنگام ایجاد لبه پایین رونده ، حالت صفر منطقی بسرعت و پس از گذشت یک سیکل زمانی در مدار ایجاد می گردد تا بدینوسیله حالت جدید مدار بسرعت توسط LOGO تشخیص داده شود . همچنین قابل ذکر است که یک سیکل زمانی پردازش برنامه به حجم برنامه تحت پردازش توسط LOGO بستگی دارد .
ورودی های سریع ( Fast )
برخی از نمونه های LOGO ( 230… ، ۲۴RC و ۲۴Rco ) ورودی هایی برای عملگرهای فرکانسی دارند . سایر ورودی های محدود نمی توانند به عنوان این ورودی های سریع استفــــاده گردند . ورودی های سریع ، آخرین ورودی ها در LOGO ها می باشند . در نمونه های استاندارد ورودیهای I5/I6 و در مدل های …L… ورودی های I11/I12 به عنوان ورودی سریع استفاده می گردند .
ورودی های آنالوگ
در نمونه های ۲۴ ، ۱۲/۲۴ RC و همچنین۱۲/۲۴ Rco ورودی های I7 و I8 می توانند هم بعنوان ورودی دیجیتال و هم ورودی آنالوگ استفاده گردند . این ورودی ها را می توان با تعریف بصـورت I7/I8 بصورت دیجیتال و با تعریف بصورت AI1/AI2 بصورت آنالوگ مورد استفاده قرار داد . این موضوع در آینده بطور کامل مورد بررسی قرار خواهد گرفت .
توجه : جهت ورودی های آنالوگ می بایست از سیم های به هم تابیده (Twisted Wire ) و در طول کوتاه استفاده نمود .
شکل ۵-۶ روش اتصال ورودی ها را در نمونه های مختلف LOGO نمایش می دهد .
توجه : از آنجا که پایه های ورودی در مدل های ۱۲/۲۴ … ایزوله نمی باشند بنابراین این نمونه ها به یک پتانسیل مرجع ( زمین ) نیاز دارند ، لذا ورودی های آنالوگ را می توان ما بین تغذیه و زمین قرار داد . ( شکل ۵-۶ –الف )

شکل ۵-۶ : (شکل الف ) اتصال ورودی در نمونه های ۱۲/۲۴ ( شکل ب ) اتصال ورودی در نمونــه های ۲۳۰

توجه : در نوع LOGO!…L… ، ورودی ها به گروههای ۴تایی دسته بندی شده اند . این گروهها به طور مشابه نوع استاندارد برای ورودی های منحصر بفرد استفاده می گردند . همچنین در این نوع می توان فاز های متفاوتی را به ورودی ها اعمال نمود ، البته به این شرط که در هر گروه ، ورودی ها به فازهای مشابه متصل گردند .

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۲

اتصال خروجی ها
در برخی از نمونه های LOGO که در شماره مدل آنها حرف R وجود دارد ، بیت های خروجی به بوبین رله متصل گشته اند .در این نمونه ها کنتاکت های رله از منبع تغذیه و ورودی های مدار مجزا می باشند لذا می توان خروجی ها را با سطوح ولتاژ مورد نظر تغذیه نمود . این خروجی ها می توانند به بارهای مختلفی از قبیل لامپ ها ، موتورها ، کنتاکتورها و… متصل گردند . باری که به خروجی مدل های LOGO!…R… متصل می گردند می بایست دارای خصوصیات زیر باشند .
۱- ماکزیمم جریان کلید زنی به نوع بارمصرفی و تعداد سیکل کلید زنی بستگی دارد .
۲- در نمونه های استاندارد سطح ولتاژ بالا در خروجی ، در بارهای اهمی تا حداکثر ۱۰ آمپر و در بارهای القایی ماکزیمم تا ۳ آمپر جریان دهی دارد . ( ۲ آمپر در نمونه های ۱۲/۲۴ … ولت مستقیم و متناوب )
شکل ۵-۷ نحوه اتصال بار به یک LOGO با خروجی رله ای و همچنـین ماژول ورودی / خروجی DM8 …R را نمایش می دهد .

شکل۵-۷ : نحوه اتصال بار به نمونه های دارای رله در خروجی

نمونه های LOGO با خروجی ترانزیستوری را می توان از عدم وجود حرف R در شماره مدل آنها تشخیص داد . در این اقسام ، خروجی ها در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار مقاوم می باشند . حداکثر جریان سوئیچ در این نمونه ها ۳/۰ آمپر در هر خروجی است. شکل ۵-۸ نحوه اتصال بار به خروجی این نمونه از LOGO را نمایش می دهد .

شکل۵-۸ : نحوه اتصال بار به نمونه های دارای ترانزیستور در خروجی ( بارها ۲۴ ولت و حداکثر۳/۰ آمپر )

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۳

عملکرد LOGO پس از اتصال تغذیه
از آنجا که LOGO دارای کلید تغذیه نمی باشد ، لذا عملکرد آن پس از اتصال تغذیه به موارد زیر بستگی دارد :
۱- آیا برنامه ای در حافظه LOGO وجود دارد یا خیر ؟
۲- کارت حافظه حاوی برنامه ، بر روی PLC نصب است یا خیر ؟
۳- PLC مورد استفاده از نوع دارای نمایشگر می باشد یا خیر ؟
۴- PLC به هنگام خاموش شدن در مرحله قبل در چه حالت کاری بوده است ؟
شکل ۵-۹ وضعیت LOGO را قبل و بعد از روشن شدن در زمانی نمایش می دهد که برنامه ای در حافظه LOGO وجود ندارد . دراین حال در صورت عدم وجود کارت حافظه دارای برنامه بر روی PLC پیغام “ No Program Press ESC “ بر روی صفحه نمایشگر ظاهر می شود .

شکل ۵-۹ : وضعیت LOGO قبل و بعد از روشن شدن زمانی که در حافظه LOGO برنامه ای وجود ندارد .

اگر برنامه ای درحافظه LOGO وجود داشته باشد و یا کارت حافظه حاوی برنامه بر روی LOGO نصب شده باشد LOGO پس از روشن شدن آخرین حالت کاری قبل از خاموش شدن مرحله قبل را بعهده می گیرد . اگر کارت حافظه نصب شده بر روی LOGO حاوی برنامه باشد این برنامه پس از روشن شدن بصورت اتوماتیک به درون LOGO کپی می گردد . در صورت وجود برنامه قبلی در حافظه LOGO این برنامه با برنامه موجود بر روی کارت مجدداً بار می گردد . شکل ۵-۱۰ این وضعیت کاری را نمایش می دهد .

شکل ۵-۱۰ : وضعیت LOGO در حالی که در مرحله خاموش شدن قبلی ، در حالت اجرا بوده است .

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۴

در صورتی که LOGO دارای برنامه بوده و در مرحله قبل در حالت Stop خاموش شده باشد . پس از روشن شدن صفحه انتخاب عملکرد LOGO بر روی نمایشگر ظاهر می گردد . با روشن شدن LOGO در صورتکیه کارت حافظه حاوی برنامه بر روی PLC نصب شده باشد ، برنامه کارت به داخل LOGO بار می گردد . شکل ۵-۱۱ این وضعیت کاری را نمایش می دهد .

شکل ۵-۱۱ : وضعیت LOGO در حالی که در مرحله خاموش شدن قبلی ، در حالت توقف بوده است .

در صورت برقراری ارتباط LOGO با کامپیوتر از طریق کابل رابط ، پس از روشن شدن LOGO صفحه برقراری ارتباط با PC بر روی صفحه نمایشگر ظاهر خواهد گشت . شکل ۵-۱۲ این وضعیت را نمایش می دهد .

شکل ۵-۱۲ : وضعیت LOGO پس از روشن شدن در صورت اتصال کابل رابط

نکته ۱ : در نمونه های بدون صفحه نمایشگر (LOGO!…Rco ) ، PLC پس از روشن شدن بصورت خودکار از حالت Stop به حالت Run سوئیچ می شود .
نکته ۲: در صورت استفاده از عملگرهایی که بصورت دائم خروجی خود را ذخیره می نمایند و یا عملگرهایی که این وضعیت را کاربر برای آنها تعریف می کند ، در هنگام خاموش شدن PLC ، مقادیر نهایی آنها ذخیره می گردد .
نکته ۳ : در صورتکیه هنگام بارگذاری برنامه وایجاد تغییرات درآن نقصانی در تغذیه بوجود آید ، پس از اتصال مجدد تغذیه کل برنامه پاک خواهد شد ، لذا بهتر است قبل از اعمال تغییرات ، برنامه اصلی را بر روی کارت حافظه و یا کامپیوتر ذخیره نمایید .

جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۵

اتصال LOGO به باس ارتباطی ASi
نمونه های LOGO!…B11 می توانند از طریق باس ارتباطی ASi در یک شبکه قرار گیرند .با استفاده از دو سیم می توان LOGO را در شبکه قرار داده و اقدامات زیر را انجام داد :
۱- خواندن و پردازش چهار ورودی اضافی از طریق باس ASi
۲- استفاده از چهار خروجی اضافی در یک پوشش اصلی از باس ارتباطی ASi
جهت اتصال LOGO از طریق این باس ، می توان ابتدا کابل مربوط به باس را به کانکتور هایی که جهت این امر در اختیار است اتصال داده ( رعایت پلاریته صحیح ضروری می باشد ) و سپس با قراردادن کانکتور ارتباطی در محل مشخص آن بر LOGO ، ارتباط لازم را برقرار نمود .
جهت استفاده از LOGO در باس ارتباطی ASI ، می باسیت LOGO در این باس شناخته شود . این امر بطور اتوماتیک پس از اتصال سیم های باس به LOGO صورت می پذیرد . در این حال ماژول اصلی ، قسمت پیرو را با در نظر گرفتن آدرسی برای آن شناسایی می نماید .
ساختار LOGO
LOGO دارای قسمت های مختلفی در ساختار خود می باشند . شکل ۵-۱۳ ابعاد و قسمت های مختلف نمونه استاندارد LOGO و همچنین ماژول های اضافی LOGO ،۲۳۰ را نمایش می دهد .

۱- منبع تغذیه ۲- ورودی ها ۳- خروجی ها ۴- محل قرار گرفتن کارت های حافظه ۵- صفحه کلید ۶- صفحه نمایشگر ۷- نمایشگر حالات کاری روشن یا خاموش ۸- رابط ماژول های اضافی ۹- پین های مکانیکی رمز شده جهت برقراری ارتباط LOGO با ماژول های اضافی ۱۰-سوکت های مکانیکی رمز شده جهت برقراری ارتباط LOGO با ماژول های اضافی ۱۱- پین لغزان جهت برقرای اتصال ماژول های اضافی به LOGO
شکل ۵-۱۳ : ساختار LOGO های ۲۳۰
جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۶

در شکل ۵-۱۴ ابعاد و قسمت های مختلف نمونه استاندارد LOGO و همچنین ماژول های اضافی LOGO ،۲۴/۱۲ ارائه شده است .

۱- منبع تغذیه ۲- ورودی ها ۳- خروجی ها ۴- محل قرار گرفتن کارت های حافظه ۵- صفحه کلید ۶- صفحه نمایشگر ۷- نمایشگر حالات کاری روشن یا خاموش ۸- رابط ماژول های اضافی ۹- پین های مکانیکی رمز شده جهت برقراری ارتباط LOGO با ماژول های اضافی ۱۰-سوکت های مکانیکی رمز شده جهت برقراری ارتباط LOGO با ماژول های اضافی ۱۱- پین لغزان جهت برقرای اتصال ماژول های اضافی به LOGO
شکل ۵-۱۴ : ساختار LOGO های ۱۲/۲۴
ساختار ماژول آنالوگ AM2 نیز در شکل ۵-۱۵ ارائه شده است .

۱۲- ترمینال زمین جهت اتصال زمین ومحافظ خطوط اندازه گیری آنالوگ
قسمت های مشخص شده با شماره های ۱ الی ۱۱ همانند قسمت های ارائه شده در شکل ۳-۱۴ می باشند .
شکل ۵-۱۵ : ساختار ماژول ورودی آنالوگ
جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۷

توجه : جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص ماژول های اضافی LOGO به ضمیمه ۵ مراجعه نمایید .

نصب LOGO و ماژول های آن بر روی ریل
مراحل مختلف نصب LOGOبر روی ریل در شکل ۳-۱۶ نمایش داده شده است . این مراحل به ترتیب عبارتند از :
۱ و ۲ – LOGO را بر روی ریل قرار داده و با کشیدن قسمت متحرک و حرکت دادن LOGO آنرا بر روی ریل محکم نمایید .
۳- جهت نصب ماژول دیجیتال پوشش رابط مخصوص ماژول های اضافی را بردارید .
۴ و ۵ – پس از قراردادن ماژول دیجیتال بر روی ریل آنرا بسمت LOGO حرکت دهید .
۶ -با استفاده از یک پیچ گوشتی قسمت متحرک لغزان را بسمت چپ و پایین فشار داده و ماژول دیجیتال را به LOGO اتصال دهید .
توجه : جهت اتصال ماژول های دیگر قسمت های ۳ تا ۶ را تکرار نمایید .
شکل ۵-۱۷ وضعیت LOGO و ماژول دیجیتال را پس از اتصال نمایش می دهد .

شکل ۵-۱۶ : نصب LOGO و ماژول دیجیتال بر روی ریل و برقراری ارتباط آنها

شکل ۵-۱۷ : وضعیت LOGO وماژول دیجیتال پس از اتصال

توجه : رابط اتصال ماژول های اضافی در آخرین ماژول می بایست با استفاده از کاور مخصوص پوشانده شود .
جزوه آموزشی PLC – فصل پنجم – آشنایی با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۸

جداسازی LOGO از روی ریل
جهت جداسازی LOGO از روی ریل مطابق شکل۵-۱۸ بترتیب زیر عمل می نماییم .
قسمت A : جداسازی LOGO هنگامی که به تنهایی مورد استفاده قرار گرفته است
۱ و ۲ – با قراردادن یک پیچ گوشتی در محل نمایش داده شده و با فشار اهرم بسمت پایین ، می توان با کمی حرکت LOGO را از روی ریل خارج نمود .
قسمت B : جداسازی ماژول اضافی
۱- با استفاده از یک پیچ گوشتی قسمت لغزان بر روی ماژول را به پایین فشار داده و سپس آنرا به سمت راست بکشید .
۲- دراین حال ماژول اضافی را بسمت خارج بکشید تا از LOGO جدا گردد .
۳- موارد ۱و۲ در قسمت A را جهت جداسازی ماژول از روی ریل نیز تکرار نمایید .

شکل ۵-۱۸ : جداسازی LOGO و ماژول اضافی از روی ریل

جزوه آموزشی PLC – فصل ششم – آشنایی با LOGO ( نرم افزار ) صفحه ۳۹

نرم افزار LOGO! Soft Comfort نرم افزاری جهت فراهم سازی محیط برنامه نویسی جهت کار با مینی PLC های LOGO می باشد . از آنجا که برنامه نویسی از طریق صفحه کلید تعبیه شده بر روی سخت افزار کاری وقتگیر بوده و همچنین نوشتن برنامه های حجیم با صفحه کلید مزبور بسیار دشوار می نماید لذا شرکت ســــازنده نرم افزارمورد نظر را که محیطی مناسب جهت نوشتن و ویرایش برنامه در اختیار کاربر قرار داده و همچنین محیطی جهت تست برنامه های مربوط به پروژه های مختلف را فراهم می آورد ، ارائه کرده است.
لذا ضروری است کاربرپس از شناخت سخت افزار سیستم ، شناخت کاملی نیز از نرم افزار مورد نظر بدست آورده تا بتواند با بکارگیری آن پروژه های مورد نظر را پیاده سازی نماید .
دراین فصل پس از معرفی محیط کاری نرم افزار ، چگونگی برنامه نویـسی وتست برنامه های مورد نظر با استفاده از آن شرح داده خواهد شد .